WO2024157633A1 - モータ制御システム、永久磁石モータ、永久磁石モータの製造方法 - Google Patents

モータ制御システム、永久磁石モータ、永久磁石モータの製造方法 Download PDF

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WO2024157633A1
WO2024157633A1 PCT/JP2023/044534 JP2023044534W WO2024157633A1 WO 2024157633 A1 WO2024157633 A1 WO 2024157633A1 JP 2023044534 W JP2023044534 W JP 2023044534W WO 2024157633 A1 WO2024157633 A1 WO 2024157633A1
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WO
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rotor core
conductor
permanent magnet
insertion hole
control system
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PCT/JP2023/044534
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English (en)
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将大 本行
功 中川
元基 浦辺
佑斗 志垣
基道 大戸
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Yaskawa Electric Corp
Original Assignee
Yaskawa Electric Corp
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00—Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/22—Rotating parts of the magnetic circuit
    • H02K1/27—Rotor cores with permanent magnets
    • H02K1/2706—Inner rotors
    • H02K1/272—Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis
    • H02K1/274—Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis the rotor consisting of two or more circumferentially positioned magnets
    • H02K1/2753—Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis the rotor consisting of two or more circumferentially positioned magnets the rotor consisting of magnets or groups of magnets arranged with alternating polarity
    • H02K1/276—Magnets embedded in the magnetic core, e.g. interior permanent magnets [IPM]
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P5/00—Arrangements specially adapted for regulating or controlling the speed or torque of two or more electric motors
    • H02P5/74—Arrangements specially adapted for regulating or controlling the speed or torque of two or more electric motors controlling two or more AC dynamo-electric motors

Definitions

  • the disclosed embodiments relate to a motor control system, a permanent magnet motor, and a method for manufacturing a permanent magnet motor.
  • Patent document 1 describes a motor drive system in which multiple induction synchronous motors are connected in parallel to a single inverter, and each induction synchronous motor operates a drive device in synchronous operation.
  • the present invention was made in consideration of these problems, and aims to provide a motor control system, a permanent magnet motor, and a method for manufacturing a permanent magnet motor that can suppress the occurrence of disturbances.
  • a motor control system has a plurality of permanent magnet motors and an inverter for driving the plurality of permanent magnet motors, the permanent magnet motor having a rotatably supported rotor core, a plurality of permanent magnets provided inside the rotor core, conductor insertion holes formed inside the rotor core radially outward of the permanent magnets, and conductors inserted into the conductor insertion holes.
  • a permanent magnet motor which has a rotatably supported rotor core, a plurality of permanent magnets provided inside the rotor core, and conductor insertion holes formed radially outward from the permanent magnets inside the rotor core, one for each of the magnetic poles, at each of the magnetic poles formed in the rotor core by the plurality of permanent magnets, and a conductor inserted into the conductor insertion hole.
  • a method for manufacturing a permanent magnet motor which includes fixing a rotor core to a shaft, inserting conductors into a plurality of conductor insertion holes formed inside the rotor core, inserting permanent magnets into a plurality of magnet insertion holes formed inside the rotor core radially inward from the conductor insertion holes, and connecting the ends of the conductors on one axial side and the other axial side with a ring-shaped connecting member.
  • the motor control system of the present invention can suppress the occurrence of motor disturbances.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating an example of an overall configuration of a motor control system according to an embodiment.
  • 1 is a side view illustrating an example of a configuration of a permanent magnet motor according to an embodiment, as viewed from an axial direction.
  • FIG. 2 is a perspective view illustrating an example of the structure of a rotor of a permanent magnet motor.
  • FIG. 2 is an exploded perspective view illustrating an example of a rotor structure.
  • 10A to 10C are perspective views illustrating an example of an assembly process for a rotor.
  • 10A to 10C are side views seen from the axial direction, illustrating an example of an assembly process of the rotor.
  • 10A to 10C are perspective views illustrating an example of an assembly process for a rotor.
  • 10A to 10C are side views seen from the axial direction, illustrating an example of an assembly process of the rotor.
  • 10A to 10C are perspective views illustrating an example of an assembly process for a rotor.
  • 10A to 10C are side views seen from the axial direction, illustrating an example of an assembly process of the rotor.
  • 10A to 10C are perspective views illustrating an example of an assembly process for a rotor.
  • 10A to 10C are side views seen from the axial direction, illustrating an example of an assembly process of the rotor.
  • 4 is a cross-sectional view illustrating an example of a fixing structure of a connection member.
  • FIG. 13 is a side view, viewed from the axial direction, illustrating an example of a rotor core structure in a modified example in which the magnet insertion holes and the conductor insertion holes are separated.
  • FIG. 13 is a side view, viewed from the axial direction, illustrating an example of a rotor core structure in a modified example in which conductors are arranged in multiple layers in the radial direction.
  • FIG. 11 is a cross-sectional view in a direction perpendicular to the axial direction illustrating an example of a rotor structure in a modified example in which the outer periphery of the rotor core is cylindrical.
  • FIG. 13 is a cross-sectional view in a direction perpendicular to the axial direction, illustrating another example of a rotor structure in a modified example in which the outer periphery of the rotor core is cylindrical.
  • FIG. 13 is a cross-sectional view in a direction perpendicular to the axial direction illustrating an example of a rotor structure in a modified example in which a cylindrical member is provided on the outer periphery of a rotor core.
  • FIG. 13 is a cross-sectional view showing an example of a cross-sectional structure of a conductor in a modified example in which the thickness of the conductor is changed in the axial direction.
  • FIG. 13 is a cross-sectional view showing an example of a structure of a rotor core in a modified example in which permanent magnets are filled into slits in a conductor.
  • FIG. 13 is a cross-sectional view showing an example of a structure of a rotor core in a modified example in which slits in a conductor are filled with core members.
  • Fig. 1 shows an example of the overall configuration of a motor control system 1 according to an embodiment.
  • the motor control system 1 has a plurality of permanent magnet motors 3 and one inverter 5 for driving the plurality of permanent magnet motors 3.
  • the number of permanent magnet motors 3 is not particularly limited as long as there is a plurality of them.
  • Fig. 1 shows, for example, a case where there are three permanent magnet motors.
  • the inverter 5 has a converter unit 7, a smoothing capacitor 9, an inverter unit 11, and a control unit 13.
  • the converter unit 7 converts AC power supplied from an AC power source 15 into DC power.
  • the smoothing capacitor 9 smoothes the DC power converted by the converter unit 7.
  • the inverter unit 11 converts DC power into AC power and supplies it to each of the multiple permanent magnet motors 3 to drive them.
  • the control unit 13 outputs a control signal S, such as a PWM signal, to the inverter unit 11 based on a command from a higher-level controller (not shown), and controls the inverter unit 11.
  • the motor control system 1 may have multiple inverters 5 as long as it includes a configuration in which multiple permanent magnet motors 3 are controlled by one inverter 5.
  • the motor control system 1 controls multiple permanent magnet motors 3 using one inverter 5. For this reason, there is a possibility that disturbances such as load imbalance between the permanent magnet motors 3 may cause the control of the permanent magnet motors 3 to become unstable.
  • disturbances such as load imbalance between the permanent magnet motors 3 may cause the control of the permanent magnet motors 3 to become unstable.
  • this embodiment by generating a damping effect due to induced torque in each permanent magnet motor 3, disturbances that cause the control of the permanent magnet motors 3 to become unstable can be suppressed, thereby stabilizing the system.
  • the detailed structure of the permanent magnet motor 3 will be described below.
  • Figures 2 to 4 show an example of the configuration of the permanent magnet motor 3.
  • Figure 2 is a side view from the axial direction showing an example of the configuration of the permanent magnet motor 3, with the frame and stator simplified and indicated by dashed lines.
  • Figure 3 is a perspective view showing an example of the structure of the rotor of the permanent magnet motor 3
  • Figure 4 is an exploded perspective view showing an example of the rotor structure.
  • the permanent magnet motor 3 has a frame 17, a stator 19, and a rotor 21.
  • the stator 19 is provided on the inner circumference of the cylindrical frame 17.
  • the stator 19 has a stator core and multiple stator windings.
  • the rotor 21 has a shaft 23, a rotor core 25, a plurality of permanent magnets 27, a plurality of conductors 29, and two connecting members 31.
  • the shaft 23 is supported for free rotation around the rotation axis AX by a load side bearing (not shown) provided on the load side of the frame 17 and a non-load side bearing (not shown) provided on the non-load side of the frame 17.
  • the rotor core 25 is formed by stacking thin disk-shaped plates made of a magnetic material in the axial direction.
  • the rotor core 25 is supported rotatably around the rotation axis AX by being fixed to the outer periphery of the shaft 23.
  • the rotor core 25 has, for example, six magnetic poles MP formed by permanent magnets 27, and is formed in a cylindrical shape.
  • the rotor core 25 has adjustment holes 32 formed at multiple locations in the rotation direction (for example, one at each magnetic pole MP, for a total of six locations) for adjusting the weight balance in the rotation direction.
  • the rotor core 25 may be formed in a shape in which each magnetic pole MP bulges outward and the spaces between the magnetic poles are recessed inward, that is, in a so-called petal shape, by setting the radius of curvature of the outer periphery 25a of each magnetic pole MP to be smaller than the radius of the rotor core 25.
  • the permanent magnets 27 are provided inside the rotor core 25.
  • Each permanent magnet 27 is generally arc-shaped, with a convex outer periphery and a concave inner periphery, as viewed from the axial direction.
  • the axial length of the permanent magnets 27 is generally equal to the axial length of the rotor core 25.
  • the number of permanent magnets 27 is not particularly limited as long as a predetermined number (e.g., six) of magnetic poles MP are formed in the rotor core 25, but in this embodiment, six permanent magnets are provided, the same number as the magnetic poles MP.
  • each permanent magnet 27 is inserted into a magnet insertion hole 33 of approximately the same shape provided inside the rotor core 25.
  • the magnet insertion hole 33 is formed radially inward from a conductor insertion hole 37 described later.
  • the conductors 29 are provided inside the rotor core 25.
  • Each conductor 29 is formed in a plate shape whose dimension in the rotation direction of the rotor core 25 is larger than its dimension in the radial direction.
  • each conductor 29 is curved along the outer peripheral shape of the outer peripheral surface 25a of each magnetic pole MP of the rotor core 25.
  • the axial length of the conductor 29 is longer than the axial length of the rotor core 25, and both axial sides of the conductor 29 are arranged to protrude from the end of the rotor core 25 by a predetermined length.
  • the material of the conductor 29 is not particularly limited as long as it is a conductive material, and is, for example, made of copper, which has a higher conductivity than aluminum. It may be made of a material other than copper that has a high conductivity, such as brass.
  • the number of conductors 29 is not particularly limited, and, for example, six conductors are provided, which is the same number as the magnetic poles MP.
  • each conductor 29 has a slit 35 formed therein, which penetrates the conductor 29 in the radial direction and extends in an axial direction perpendicular to the radial direction.
  • the axial length of the slit 35 is longer than the axial length of the rotor core 25, and the conductor 29 is arranged so that both ends of the axial direction of the slit 35 slightly protrude from the ends of the rotor core 25.
  • the number of slits 35 formed in one conductor 29 may be one or more. In this embodiment, for example, two slits 35 are formed in each conductor 29. Note that the slits 35 do not necessarily have to be formed.
  • the conductor 29 having the above configuration may be manufactured by forming the slits 35 in a rectangular flat copper plate by pressing, and then bending the plate.
  • each conductor 29 is inserted into a conductor insertion hole 37 of approximately the same shape formed inside the rotor core 25.
  • the conductor insertion hole 37 is formed inside the rotor core 25, radially outward of the permanent magnets 27.
  • the conductor insertion hole 37 is formed so that one conductor insertion hole 37 is arranged for each magnetic pole MP at each magnetic pole MP of the multiple (e.g., six) magnetic poles MP formed in the rotor core 25 by the multiple (e.g., six) permanent magnets 27. That is, in this embodiment, the number of conductors 29 is the same as the number of permanent magnets 27.
  • the magnet insertion hole 33 and the conductor insertion hole 37 are connected to each other and are formed as a single connected hole.
  • connection members 31 are arranged on both axial sides of the rotor core 25.
  • the connection members 31 are ring-shaped members that connect the conductors 29 that are spaced apart and spaced apart at equal intervals in the circumferential direction.
  • the material of the connection members 31 is not particularly limited as long as it is a conductive material, but for example, it is made of copper, which has a higher conductivity than aluminum. It may be made of a material other than copper that has a higher conductivity, such as brass.
  • the radially outer end of the connection member 31 contacts the inner circumferential surface of each conductor 29, and the radially inner end of the connection member 31 contacts the outer circumferential surface of the shaft 23.
  • the connection member 31 has openings 39 formed at multiple circumferential locations (for example, six locations) that correspond to the adjustment holes 32 of the rotor core 25 described above. The openings 39 are equal to or larger in size than the adjustment holes 32.
  • the "axial direction” refers to a direction that is approximately parallel to the rotation axis AX of the shaft 23
  • the "rotation direction” or “circumferential direction” refers to a rotation direction or circumferential direction with the rotation axis AX as the center of rotation
  • the "radial direction” refers to a radial direction with the rotation axis AX as the center.
  • Rotor assembly process> 5 to 12 show an example of a process for assembling the rotor 21.
  • the process for assembling the rotor 21 is an example of a method for manufacturing the permanent magnet motor 3.
  • the rotor core 25 is fitted to the outer circumference of the shaft 23, thereby fixing the rotor core 25 to the shaft 23.
  • magnet insertion holes 33 and conductor insertion holes 37 are formed, one each at a position corresponding to each magnetic pole MP formed by the permanent magnets 27 to be inserted later. That is, in this example, six magnet insertion holes 33 and six conductor insertion holes 37 are formed.
  • the conductor insertion holes 37 are arranged radially outward of the magnet insertion holes 33.
  • the magnet insertion holes 33 and the conductor insertion holes 37 are connected to each other and formed as a single connected hole.
  • the rotor core 25 has the aforementioned adjustment holes 32 formed at multiple locations in the rotational direction (for example, one for each magnetic pole MP, for a total of six locations).
  • multiple (e.g., six) conductors 29 are inserted into each of the multiple conductor insertion holes 37 formed inside the rotor core 25.
  • Each conductor 29 is inserted axially into the conductor insertion hole 37 and fixed, for example, by adhesive.
  • Each conductor 29 is fixed so that both axial ends of the slit 35 protrude from the ends of the rotor core 25.
  • a permanent magnet 27 is inserted into each of the multiple magnet insertion holes 33 formed inside the rotor core 25, radially inward from the conductor insertion hole 37.
  • Each permanent magnet 27 is inserted axially into the magnet insertion hole 33 and fixed, for example, by adhesive. This forms multiple (e.g., six) magnetic poles MP in the rotor core 25.
  • a ring-shaped connecting member 31 is fitted and fixed between the multiple conductors 29 protruding from the end of the rotor core 25 and the shaft 23.
  • the connecting member 31 is fixed so that its radially outer end contacts the inner circumferential surface of each conductor 29 and its radially inner end contacts the outer circumferential surface of the shaft 23.
  • the ends on one axial side and the other axial side of the multiple conductors 29 arranged circumferentially spaced apart are electrically connected by the ring-shaped connecting member 31.
  • the connecting member 31 is arranged so that the position of the opening 39 approximately coincides with the position of the adjustment hole 32 of the rotor core 25.
  • FIG. 13 shows an example of a fixing structure of the connection member 31.
  • connection member 31 has a first contact portion 31a, a second contact portion 31b, and a linking portion 31c.
  • the rotor core 25 is formed by stacking disk-shaped thin plates made of a magnetic material in the axial direction, and the first contact portion 31a abuts against the thin plate at the axial end of the rotor core 25.
  • the second contact portion 31b is formed by bending the radial inner side of the first contact portion 31a, and contacts the outer circumferential surface of the shaft 23 to which the rotor core 25 is fixed.
  • the second contact portion 31b is formed, for example, by drawing a ring-shaped plate member, and narrows radially inward as it moves away from the first contact portion 31a, and the portion with the smallest opening fits into the outer circumferential surface of the shaft 23.
  • the linking portion 31c is formed by bending the radial outer side of the first contact portion 31a, and is linked to the multiple conductors 29 from the radial inner side.
  • the connecting portion 31c is formed, for example, by drawing a ring-shaped plate member. In this embodiment, the connecting portion 31c and the conductor 29 are joined, for example, by laser welding. In FIG. 13, the joint formed by the laser welding is illustrated as joint 43.
  • the permanent magnet motor 3 of the motor control system 1 of this embodiment has a plurality of permanent magnets 27 provided inside the rotor core 25, a conductor insertion hole 37 formed inside the rotor core 25 radially outward of the permanent magnets 27, and a conductor 29 inserted into the conductor insertion hole 37.
  • a disturbance such as an imbalance in the load between the permanent magnet motors 3 due to a load fluctuation occurs, an eddy current flows in the conductor 29, and a damper effect due to an induced torque can be generated by an interaction between the magnetic flux generated by the stator winding (not shown) and the eddy current in the conductor 29.
  • the conductor 29 is arranged radially outward of the permanent magnets 27, the generation of eddy currents is promoted during load fluctuations, and the wildness suppression effect can be enhanced.
  • the demagnetization of the permanent magnets due to the starting current can be weakened by the reaction magnetic flux due to the eddy current, so that the demagnetization of the permanent magnets 27 can be reduced.
  • the conductor 29 is embedded in the rotor core 25, it is possible to reduce the influence of time harmonics, for example, when the motor is driven by an inverter. As a result, it is possible to reduce the temperature rise of the permanent magnet motor 3 due to heat generation in the conductor 29, the demagnetization of the permanent magnets 27, and the eddy current loss in the conductor 29.
  • the conductor insertion holes 37 may be formed so that one is arranged for each magnetic pole MP at each magnetic pole MP formed in the rotor core 25 by the multiple permanent magnets 27.
  • the work of inserting the conductor 29 is easier and workability can be improved compared to, for example, when multiple conductor insertion holes 37 are formed for one magnetic pole MP.
  • the permanent magnet motor 3 may have a magnet insertion hole 33 formed inside the rotor core 25 radially inward of the conductor insertion hole 37, into which the permanent magnet 27 is inserted, in which case the magnet insertion hole 33 and the conductor insertion hole 37 may be connected at each magnetic pole of the multiple magnetic poles MP.
  • the insertion of the conductor 29 and permanent magnet 27 is easier than when the magnet insertion hole 33 and the conductor insertion hole 37 are separate at each magnetic pole MP of the rotor core 25, improving workability.
  • the conductor 29 may be formed in a plate shape whose dimension in the direction of rotation of the rotor core 25 is greater than its radial dimension.
  • the conductor 29 can efficiently cover the radial outside of the permanent magnet 27, promoting the generation of eddy currents during load fluctuations and increasing the damping effect to further enhance the anti-harmony effect.
  • the surface area of the conductor 29 can be increased, the degree of freedom in the inclination angle (skew) of slits formed in the conductor 29 can be improved.
  • the conductor 29 may be formed with one or more slits 35 that penetrate the conductor 29 in the radial direction and extend in an elongated manner in a direction perpendicular to the radial direction. In this case, it is possible to prevent the eddy currents generated in the conductor 29 from becoming excessive, and to improve the heat dissipation effect of the conductor 29. This makes it possible to effectively suppress heat generation in the conductor 29.
  • the permanent magnet motor 3 may have ring-shaped connecting members 31 arranged on both axial sides of the rotor core 25 and connecting the multiple conductors 29.
  • both ends of the multiple conductors 29 can be electrically connected and short-circuited, which can promote the generation of eddy currents during load fluctuations, increase the damping effect, and further improve the anti-harmony effect.
  • the rotor core 25 is constructed by stacking disk-shaped thin plates made of a magnetic material in the axial direction, and the connection members 31 may contact the thin plates at the axial ends of the rotor core 25. In this case, both axial ends of the rotor core 25 can be held down by the connection members 31, preventing the thin plates that make up the rotor core 25 from peeling off due to centrifugal force.
  • connection member 31 may contact the outer circumferential surface of the shaft 23 to which the rotor core 25 is fixed. In this case, the connection member 31 can be tensioned between the conductor 29 and the shaft 23 to suppress vibration of the conductor 29.
  • connection member 31 may have a first contact portion 31a that contacts the axial end of the rotor core 25, a second contact portion 31b that is formed by bending the radial inner side of the first contact portion 31a and that contacts the outer circumferential surface of the shaft 23 to which the rotor core 25 is fixed, and a connecting portion 31c that is formed by bending the radial outer side of the first contact portion 31a and that is connected to the multiple conductors 29.
  • connection member 31 having the first contact portion 31a, the second contact portion 31b, and the linking portion 31c can be formed, for example, by drawing a ring-shaped plate member, and the damper structure can be realized by connecting the connection member 31 to a plurality of conductors 29.
  • the damper structure By being able to realize the damper structure by processing the parts in this way, it is possible to improve the workability of the parts and the assembly of the rotor compared to, for example, a case in which the secondary conductor of an induction motor is integrally formed by an aluminum die casting method.
  • the rotor core 25 may have adjustment holes 32 formed at multiple locations in the rotational direction to adjust the weight balance in the rotational direction, and in this case, the first contact portion 31a of the connection member 31 may have openings 39 formed at positions corresponding to the adjustment holes 32.
  • a balance adjustment material such as resin can be injected into the adjustment holes 32 of the rotor core 25 through the openings 39 of the connecting members 31. This makes it easier to adjust the weight balance and improves workability.
  • the manufacturing method of the permanent magnet motor 3 includes fixing the rotor core 25 to the shaft 23, inserting conductors 29 into a plurality of conductor insertion holes 37 formed inside the rotor core 25, inserting permanent magnets 27 into a plurality of magnet insertion holes 33 formed inside the rotor core 25 radially inward from the conductor insertion holes 37, and connecting the ends of the plurality of conductors 29 on one axial side and the other axial side with a ring-shaped connecting member 31.
  • a damper structure can be realized by assembling multiple conductors 29 and connecting members 31 to the rotor core 25.
  • a damper structure By being able to realize a damper structure by assembling multiple parts in this way, it is possible to improve the workability of parts and the assembly of the rotor compared to, for example, a case in which the secondary conductor of an induction motor is integrally molded by an aluminum die casting method.
  • Figure 14 shows an example of the structure of rotor core 25A according to this modified example. As shown in Figure 14, in rotor core 25A, magnet insertion holes 33 and conductor insertion holes 37 are formed radially separated. This modified example can also achieve the same effects as the previously described embodiment.
  • Figure 15 shows an example of the structure of the rotor core 25 according to this modified example.
  • the conductors 29 are arranged in multiple layers radially in the conductor insertion holes 37 at each magnetic pole MP.
  • two layers are arranged, and the radial thickness of the conductors 29 is thinner than that of the conductors 29 in the above embodiment.
  • by stacking two thin conductors 29, processing of the conductors 29 is easier than when using a single thick conductor 29.
  • the number of layers of the conductor 29 is not limited to two, and three or more layers may be arranged in the radial direction.
  • the material of the conductor 29 may be changed for each layer, or the radial thickness of the conductor 29 may be changed for each layer. In this case, the damping effect during load fluctuations can be optimized, and the degree of freedom in designing the damper structure can be improved.
  • the shape of the permanent magnet 27 when viewed from the axial direction is described as being approximately an arc shape with a bulge on the outer periphery and a concave on the inner periphery, but the shape of the permanent magnet 27 may be a shape other than the above.
  • FIG. 16 shows an example of the structure of a rotor 21C according to this modified example.
  • the rotor 21C according to this modified example has a rotor core 25C.
  • the rotor core 25C is formed in a cylindrical shape with an approximately circular outer periphery when viewed from the axial direction.
  • the rotor core 25C is configured so that the circumferential position of the magnetic poles MP and the circumferential position of the conductors 29 approximately coincide with each other.
  • multiple (e.g., six) magnet insertion holes 33C are formed, each of which has an approximately arc-shaped shape with a concave outer periphery and a bulging inner periphery when viewed from the axial direction, and permanent magnets 27C of approximately the same shape are inserted into each of the magnet insertion holes 33C.
  • multiple (e.g., six) conductor insertion holes 37C are formed radially outward from the magnet insertion hole 33C, and are arc-shaped and follow the outer peripheral shape of the rotor core 25C.
  • Conductors 29C of approximately the same shape are inserted into the conductor insertion holes 37C.
  • the conductors 29C have the same configuration as the conductor 29 described above.
  • the magnet insertion holes 33C and the conductor insertion holes 37C are separated. Holes 45 are formed between the circumferentially adjacent permanent magnets 27C to reduce leakage magnetic flux.
  • the rotor 21D according to this modified example has a rotor core 25D.
  • the rotor core 25D is formed in a cylindrical shape with an outer circumferential shape viewed from the axial direction being approximately circular.
  • the rotor core 25D is configured so that the circumferential position of the magnetic pole MP does not coincide with the circumferential position of the conductor 29D.
  • a plurality of (e.g., six) magnet insertion holes 33D having an approximately flat plate shape are formed, and permanent magnets 27D having approximately the same shape are inserted into each of the magnet insertion holes 33D.
  • a plurality of (e.g., six) conductor insertion holes 37D having an arc shape approximately following the outer circumferential shape of the rotor core 25D are formed at a position radially outside the magnet insertion holes 33D and shifted approximately 30 degrees in the circumferential direction, and conductors 29D having approximately the same shape are inserted into each of the conductor insertion holes 37D.
  • Conductor 29D has the same configuration as conductor 29 described above.
  • Holes 47 are formed on both circumferential sides of each magnet insertion hole 33D to reduce leakage magnetic flux.
  • a cylindrical member may be provided on the outer periphery of the rotor core.
  • FIG. 18 shows an example of the structure of rotor 21E according to this modified example.
  • a cylindrical member 49 is provided on the outer periphery of rotor core 25C.
  • the material of cylindrical member 49 is not particularly limited as long as it is a conductive material.
  • rotor core 25C in this modified example may be rotor core 25 shown in FIG. 6 or the like, rotor core 25A shown in FIG. 14, rotor core 25D shown in FIG. 17, or the petal-shaped rotor core described above.
  • the shape of the cylindrical member may be a shape corresponding to the petal shape.
  • the thickness of the conductor 29 is constant.
  • the thickness of the conductor 29 may be changed in the axial direction.
  • Figure 19 shows an example of the cross-sectional structure of conductor 29A according to this modified example.
  • a plurality of circumferentially extending grooves 51 are formed at a predetermined interval in the axial direction on the radially inner side of conductor 29A. Due to the plurality of grooves 51, thicker and thinner portions of conductor 29A alternate along the axial direction, resulting in a configuration in which the thickness of conductor 29A changes in the axial direction.
  • the damping effect can be reduced without changing the shape of conductor insertion hole 37. In other words, it is possible to adjust the damping effect without changing the design of rotor core 25.
  • the inside of the slit 35 of the conductor 29 is empty, but the inside of the slit 35 may be filled with a content.
  • the slits 35 of the conductor 29 may be filled with permanent magnets 53.
  • the permanent magnets 53 are configured separately from the permanent magnets 27 provided inside the rotor core 25. According to this modification, the amount of magnets in the rotor 21F can be increased, improving the motor characteristics of the permanent magnet motor 3.
  • FIG. 21 for example, a structure in which an iron core member 55 is filled inside the slits 35 of the conductor 29 may be used.
  • the magnet insertion holes 33 and the conductor insertion holes 37 are formed separately in the radial direction.
  • the iron core member 55 may be configured integrally with the rotor core 25A, or may be configured separately from the rotor core 25A. According to this modification, the flow of magnetic flux in the rotor 21G becomes smoother, thereby improving the motor characteristics of the permanent magnet motor 3.
  • connection member 31 (6-7. Variations in methods for joining conductors and connecting members)
  • the conductor 29 and the coupling portion 31c of the connection member 31 are joined by laser welding, but they may be joined by a method other than laser welding.
  • the joining may be performed by a welding method other than laser welding, such as spot welding.
  • the joining may also be performed by applying processing pressure to a hole shape, so-called crimping.
  • the joining may also be performed by plastically deforming a rivet fitting fitted into the joining portion.
  • the joining may also be performed by soldering, for example.
  • the joining may also be performed using a conductive adhesive or conductive double-sided tape, for example.
  • the joining may also be performed by screws or bolts and nuts.
  • the joining may also be performed by bending a part of the conductor 29 and a part of the connection member 31 to join them, so-called seam folding.
  • the conductor 29 and the connection member 31 are described as being separate bodies, but they do not necessarily have to be separate bodies.
  • the conductor 29 and the connection member 31 may be manufactured as a single body, for example by molding them as a single body using a copper die casting method.

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Abstract

【課題】モータの制御が不安定となる乱調を抑制する。 【解決手段】モータ制御システム１は、複数の永久磁石モータ３と、複数の永久磁石モータ３を駆動するための１つのインバータ５と、を有し、永久磁石モータ３は、回転可能に支持された回転子鉄心２５と、回転子鉄心２５の内部に設けられた複数の永久磁石２７と、回転子鉄心２５の内部において永久磁石２７よりも径方向における外側に形成された導体挿入穴３７と、導体挿入穴３７に挿入された導体２９と、を有する。

Description

モータ制御システム、永久磁石モータ、永久磁石モータの製造方法
　開示の実施形態は、モータ制御システム、永久磁石モータ及び永久磁石モータの製造方法に関する。
　特許文献１には、１つのインバータに複数の誘導同期モータを並列接続し、各誘導同期モータにより駆動装置を同期運転させるモータ駆動システムが記載されている。
特開２００１－１９００９５号公報
　上記従来技術のモータ駆動システムでは、例えばモータ間の負荷の不均衡などの外乱によって、モータの制御が不安定となる乱調が生じる可能性がある。このような乱調の発生を抑制することが要望されていた。
　本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、乱調の発生を抑制することが可能なモータ制御システム、永久磁石モータ及び永久磁石モータの製造方法を提供することを目的とする。
　上記課題を解決するため、本発明の一の観点によれば、複数の永久磁石モータと、前記複数の永久磁石モータを駆動するための１つのインバータと、を有し、前記永久磁石モータは、回転可能に支持された回転子鉄心と、前記回転子鉄心の内部に設けられた複数の永久磁石と、前記回転子鉄心の内部において前記永久磁石よりも径方向における外側に形成された導体挿入穴と、前記導体挿入穴に挿入された導体と、を有する、モータ制御システムが適用される。
　また、本発明の別の観点によれば、回転可能に支持された回転子鉄心と、前記回転子鉄心の内部に設けられた複数の永久磁石と、前記複数の永久磁石により前記回転子鉄心に形成される複数の磁極の各磁極において、前記回転子鉄心の内部において前記永久磁石よりも径方向における外側に形成され、１つの前記磁極に対して１つ配置された導体挿入穴と、前記導体挿入穴に挿入された導体と、を有する、永久磁石モータが適用される。
　また、本発明の別の観点によれば、シャフトに回転子鉄心を固定することと、前記回転子鉄心の内部に形成された複数の導体挿入穴に導体を挿入することと、前記回転子鉄心の内部において前記導体挿入穴よりも径方向における内側に形成された複数の磁石挿入穴に永久磁石を挿入することと、複数の前記導体の軸方向一方側の端部及び軸方向他方側の端部を、リング状の接続部材により接続することと、を有する、永久磁石モータの製造方法が適用される。
　本発明のモータ制御システム等によれば、乱調の発生を抑制することができる。
実施形態に係るモータ制御システムの全体構成の一例を表す図である。 実施形態に係る永久磁石モータの構成の一例を表す軸方向から見た側面図である。 永久磁石モータの回転子の構造の一例を表す斜視図である。 回転子の構造の一例を表す分解斜視図である。 回転子の組立工程の一例を表す斜視図である。 回転子の組立工程の一例を表す軸方向から見た側面図である。 回転子の組立工程の一例を表す斜視図である。 回転子の組立工程の一例を表す軸方向から見た側面図である。 回転子の組立工程の一例を表す斜視図である。 回転子の組立工程の一例を表す軸方向から見た側面図である。 回転子の組立工程の一例を表す斜視図である。 回転子の組立工程の一例を表す軸方向から見た側面図である。 接続部材の固定構造の一例を表す断面図である。 磁石挿入穴と導体挿入穴とを分離する変形例における、回転子鉄心の構造の一例を表す軸方向から見た側面図である。 導体を径方向に複数層に配置する変形例における、回転子鉄心の構造の一例を表す軸方向から見た側面図である。 回転子鉄心の外周形状を円筒形状とする変形例における、回転子の構造の一例を表す軸方向に直交する方向の断面図である。 回転子鉄心の外周形状を円筒形状とする変形例における、回転子の構造の他の例を表す軸方向に直交する方向の断面図である。 回転子鉄心の外周に円筒部材を設ける変形例における、回転子の構造の一例を表す軸方向に直交する方向の断面図である。 導体の厚みを軸方向で変化させる変形例における、導体の断面構造の一例を表す断面図である。 導体のスリットに永久磁石を充填する変形例における、回転子鉄心の構造の一例を表す断面図である。 導体のスリットに鉄心部材を充填する変形例における、回転子鉄心の構造の一例を表す断面図である。
　以下、実施形態について図面を参照しつつ説明する。
　＜１．モータ制御システムの全体構成＞
　図１に、実施形態に係るモータ制御システム１の全体構成の一例を示す。図１に示すように、モータ制御システム１は、複数の永久磁石モータ３と、複数の永久磁石モータ３を駆動するための１台のインバータ５と、を有する。永久磁石モータ３の台数は複数であれば特に限定されるものではない。図１では、例えば３台である場合を図示している。
　インバータ５は、コンバータ部７と、平滑コンデンサ９と、インバータ部１１と、制御部１３と、を有する。コンバータ部７は、交流電源１５から供給される交流電力を直流電力に変換する。平滑コンデンサ９は、コンバータ部７により変換された直流電力を平滑化する。インバータ部１１は、直流電力を交流電力に変換し、複数の永久磁石モータ３にそれぞれ供給して駆動する。制御部１３は、上位コントローラ（図示省略）からの指令に基づき、例えばＰＷＭ信号等の制御信号Ｓをインバータ部１１に出力し、インバータ部１１の制御を行う。
　なお、モータ制御システム１は、１台のインバータ５により複数の永久磁石モータ３を制御する構成を含むのであれば、複数台のインバータ５を有してもよい。
　以上のようにモータ制御システム１は、１台のインバータ５により複数の永久磁石モータ３を制御する。このため、例えば永久磁石モータ３間の負荷の不均衡などの外乱によって、永久磁石モータ３の制御が不安定となる乱調が生じる可能性がある。本実施形態では、各永久磁石モータ３において誘導トルクによるダンパ効果を発生させることにより、永久磁石モータ３の制御が不安定となる乱調を抑制して、システムの安定化を図ることができる。以下、永久磁石モータ３の詳細構造について説明する。
　＜２．永久磁石モータの構成＞
　図２～図４に、永久磁石モータ３の構成の一例を示す。図２は永久磁石モータ３の構成の一例を表す軸方向から見た側面図であり、フレーム及び固定子を簡略化して一点鎖線で示している。図３は永久磁石モータ３の回転子の構造の一例を表す斜視図であり、図４は回転子の構造の一例を表す分解斜視図である。
　図２に示すように、永久磁石モータ３は、フレーム１７と、固定子１９と、回転子２１と、を有する。固定子１９は、筒状のフレーム１７の内周に設けられている。図示は省略するが、固定子１９は、固定子鉄心と、複数の固定子巻線とを有する。
　図２乃至図４に示すように、回転子２１は、シャフト２３と、回転子鉄心２５と、複数の永久磁石２７と、複数の導体２９と、２つの接続部材３１と、を有する。
　シャフト２３は、フレーム１７の負荷側に設けられた負荷側軸受（図示省略）と、フレーム１７の反負荷側に設けられた反負荷側軸受（図示省略）により、回転軸心ＡＸ周りに回転自在に支持されている。
　回転子鉄心２５は、磁性体で構成される円板状の薄板を軸方向に積層して構成されている。回転子鉄心２５は、シャフト２３の外周に固定されることにより、回転軸心ＡＸ周りに回転可能に支持されている。図２に示すように、回転子鉄心２５は永久磁石２７により形成される例えば６個の磁極ＭＰを有しており、円筒形状に形成されている。図４に示すように、回転子鉄心２５には、回転方向の重量バランスを調整するための調整穴３２が回転方向の複数個所（例えば各磁極ＭＰに１箇所の計６箇所）に形成されている。なお、回転子鉄心２５は、各磁極ＭＰの外周面２５ａの曲率半径が、回転子鉄心２５の半径よりも小さく設定されることで、各磁極ＭＰが外周側に膨らみ磁極相互間が内周側に凹んだ形状、いわゆる花弁形状に形成されてもよい。
　図４に示すように、複数の永久磁石２７は、回転子鉄心２５の内部に設けられている。各永久磁石２７は、軸方向から見た形状が外周側が膨らみ内周側が凹んだ略円弧形状である。永久磁石２７の軸方向の長さは、回転子鉄心２５の軸方向の長さと略同等である。永久磁石２７の数は、回転子鉄心２５に所定の数（例えば６個）の磁極ＭＰを形成すれば特に限定されないが、本実施形態では磁極ＭＰと同数の６個が設けられている。図４に示すように、各永久磁石２７は、回転子鉄心２５の内部に設けられた略同形状の磁石挿入穴３３にそれぞれ挿入される。磁石挿入穴３３は、後述の導体挿入穴３７よりも径方向における内側に形成されている。
　複数の導体２９は、回転子鉄心２５の内部に設けられている。各導体２９は、回転子鉄心２５の回転方向における寸法が径方向の寸法よりも大きな板状に形成されている。図２に示すように、各導体２９は、回転子鉄心２５の各磁極ＭＰの外周面２５ａの外周形状に沿って湾曲している。図３に示すように、導体２９の軸方向の長さは、回転子鉄心２５の軸方向の長さよりも長く、導体２９の軸方向の両側が回転子鉄心２５の端部からそれぞれ所定の長さだけはみ出すように配置されている。導体２９の材質は、導電性を有する材質であれば特に限定されないが、例えばアルミよりも導電率が高い銅で構成されている。なお、例えば黄銅等、銅以外の導電率が高い材質で構成されてもよい。導体２９の数は特に限定されないが、例えば磁極ＭＰと同数の６個が設けられている。
　図４に示すように、各導体２９には、当該導体２９を径方向に貫通し、径方向に垂直な軸方向に細長く延びるスリット３５が形成されている。図３に示すように、スリット３５の軸方向の長さは、回転子鉄心２５の軸方向の長さよりも長く、スリット３５の軸方向の両端が回転子鉄心２５の端部からそれぞれ若干量はみ出すように導体２９が配置されている。１つの導体２９に形成されるスリット３５の数は、１本でもよいし複数本でもよい。本実施形態では、各導体２９に例えば２本のスリット３５が形成されている。なお、スリット３５は必ずしも形成されなくてもよい。上記構成である導体２９は、例えば長方形の平板の銅板に対してプレス加工でスリット３５を形成し、さらに曲げ加工により湾曲させることで製造されてもよい。
　図４に示すように、各導体２９は、回転子鉄心２５の内部に形成された略同形状の導体挿入穴３７に挿入される。導体挿入穴３７は、回転子鉄心２５の内部において永久磁石２７よりも径方向における外側に形成されている。導体挿入穴３７は、複数（例えば６個）の永久磁石２７により回転子鉄心２５に形成される複数（例えば６個）の磁極ＭＰの各磁極において、１つの磁極ＭＰに対して１つ配置されるように形成されている。すなわち、本実施形態では導体２９の数と永久磁石２７の数とは同数である。図４に示すように、各磁極ＭＰにおいて、磁石挿入穴３３と導体挿入穴３７とは連通しており、１つのつながった穴として形成されている。
　接続部材３１は、回転子鉄心２５の軸方向両側にそれぞれ配置されている。接続部材３１はリング状の部材であり、周方向に離間して等間隔で配置された複数の導体２９を周方向に連結するように接続する。接続部材３１の材質は、導電性を有する材質であれば特に限定されないが、例えばアルミよりも導電率が高い銅で構成されている。なお、例えば黄銅等、銅以外の導電率が高い材質で構成されてもよい。図２及び図３に示すように、接続部材３１の径方向外側の端部は各導体２９の内周面に接触し、接続部材３１の径方向内側の端部はシャフト２３の外周面に接触する。接続部材３１には、前述した回転子鉄心２５の調整穴３２に対応する周方向の複数箇所（例えば６箇所）に、開口部３９が形成されている。開口部３９は調整穴３２と同等以上の大きさを有する。
　なお、本明細書において「軸方向」とはシャフト２３の回転軸心ＡＸに略平行な方向であり、「回転方向」又は「周方向」とは回転軸心ＡＸを回転中心とする回転方向又は周方向であり、「径方向」とは回転軸心ＡＸを中心とする径方向である。
　＜３．回転子の組立工程＞
　図５～図１２に、回転子２１の組立工程の一例を示す。回転子２１の組立工程は、永久磁石モータ３の製造方法の一例である。
　まず、図５及び図６に示すように、シャフト２３の外周に回転子鉄心２５が嵌合されることで、シャフト２３に回転子鉄心２５が固定される。回転子鉄心２５の内部には、磁石挿入穴３３と導体挿入穴３７とが、後で挿入される永久磁石２７により形成される各磁極ＭＰに対応する位置に１つずつ形成されている。すなわち、磁石挿入穴３３と導体挿入穴３７はこの例では６個ずつ形成されている。導体挿入穴３７は、磁石挿入穴３３の径方向外側に配置されている。各磁極ＭＰに対応する位置において、磁石挿入穴３３と導体挿入穴３７とは連通しており、１つのつながった穴として形成されている。回転子鉄心２５には、前述の調整穴３２が回転方向の複数個所（例えば各磁極ＭＰに１箇所ずつの計６箇所）に形成されている。
　次に、図７及び図８に示すように、回転子鉄心２５の内部に形成された複数の導体挿入穴３７のそれぞれに複数（例えば６個）の導体２９が挿入される。各導体２９は、導体挿入穴３７に対して軸方向に挿入され、例えば接着剤により固定される。各導体２９は、スリット３５の軸方向の両端が回転子鉄心２５の端部からそれぞれはみ出すように固定される。
　次に、図９及び図１０に示すように、回転子鉄心２５の内部において導体挿入穴３７よりも径方向における内側に形成された複数の磁石挿入穴３３のそれぞれに永久磁石２７が挿入される。各永久磁石２７は、磁石挿入穴３３に対して軸方向に挿入され、例えば接着剤により固定される。これにより、回転子鉄心２５に複数（例えば６個）の磁極ＭＰが形成される。
　次に、図１１及び図１２に示すように、リング状の接続部材３１が、回転子鉄心２５の端部から突出した複数の導体２９とシャフト２３との間に嵌合されて固定される。接続部材３１は、径方向外側の端部が各導体２９の内周面に接触し、径方向内側の端部がシャフト２３の外周面に接触するように固定される。これにより、周方向に離間して配置された複数の導体２９の軸方向一方側の端部及び軸方向他方側の端部が、リング状の接続部材３１により電気的に接続される。接続部材３１は、開口部３９の位置が回転子鉄心２５の調整穴３２の位置と略一致するように配置される。
　＜４．接続部材の固定構造＞
　図１３に、接続部材３１の固定構造の一例を示す。
　図１３に示すように、接続部材３１は、第１接触部３１ａと、第２接触部３１ｂと、連結部３１ｃとを有する。前述のように、回転子鉄心２５は磁性体で構成される円板状の薄板を軸方向に積層して構成されており、第１接触部３１ａは、回転子鉄心２５の軸方向の端部の薄板に当接する。第２接触部３１ｂは、第１接触部３１ａの径方向における内側が屈曲されて形成されており、回転子鉄心２５が固定されたシャフト２３の外周面に接触する。第２接触部３１ｂは、例えばリング状の板部材に絞り加工を施すことによって形成されており、第１接触部３１ａから離間するにつれて径方向内側に窄み、最も開口が小さくなった部分がシャフト２３の外周面に嵌合する。連結部３１ｃは、第１接触部３１ａの径方向における外側が屈曲されて形成されており、複数の導体２９に径方向内側から連結される。連結部３１ｃは、例えばリング状の板部材に絞り加工を施すことによって形成されている。本実施形態では、連結部３１ｃと導体２９とは例えばレーザ溶接により接合されている。図１３では当該レーザ溶接による接合箇所を接合部４３として図示している。
　＜５．実施形態の効果＞
　以上説明したように、本実施形態のモータ制御システム１が有する永久磁石モータ３は、回転子鉄心２５の内部に設けられた複数の永久磁石２７と、回転子鉄心２５の内部において永久磁石２７よりも径方向外側に形成された導体挿入穴３７と、導体挿入穴３７に挿入された導体２９と、を有する。これにより、負荷変動による永久磁石モータ３間の負荷の不均衡などの外乱が発生した場合には、導体２９に渦電流が流れ、図示しない固定子巻線によって発生する磁束と導体２９の渦電流との相互作用により、誘導トルクによるダンパ効果を発生させることができる。その結果、永久磁石モータ３の制御が不安定となる乱調を抑制して、システムの安定化を図ることができる。特に、導体２９が永久磁石２７よりも径方向外側に配置されることで、負荷変動時に渦電流の発生が促進され、乱調抑制効果を高めることができる。また、始動電流による永久磁石減磁作用を渦電流による反作用磁束により弱めることができるので、永久磁石２７の減磁を低減できる。また、導体２９が回転子鉄心２５内に埋め込まれる構造のため、例えばインバータ駆動時の時間高調波の影響を低減できる。その結果、導体２９の発熱による永久磁石モータ３の温度上昇、永久磁石２７の減磁、導体２９の渦電流損を低減できる。
　本実施形態において、導体挿入穴３７は、複数の永久磁石２７により回転子鉄心２５に形成される複数の磁極ＭＰの各磁極において、１つの磁極ＭＰに対して１つ配置されるように形成されてもよい。この場合、例えば１つの磁極ＭＰに対して複数の導体挿入穴３７が形成される場合に比べて、導体２９の挿入作業が容易となり作業性を向上できる。
　本実施形態において、永久磁石モータ３は、回転子鉄心２５の内部において導体挿入穴３７よりも径方向における内側に形成され、永久磁石２７が挿入される磁石挿入穴３３を有してもよく、その場合には、複数の磁極ＭＰの各磁極において、磁石挿入穴３３と導体挿入穴３７とは連通していてもよい。この場合、回転子鉄心２５の各磁極ＭＰにおいて磁石挿入穴３３と導体挿入穴３７とが分離している場合に比べて、導体２９及び永久磁石２７の挿入作業が容易となり、作業性を向上できる。
　本実施形態において、導体２９は、回転子鉄心２５の回転方向における寸法が径方向の寸法よりも大きな板状に形成されていてもよい。この場合、導体２９により永久磁石２７の径方向外側を効率的に覆うことができるので、負荷変動時の渦電流の発生を促進でき、ダンパ効果を増大させて乱調抑制効果をさらに高めることができる。また、導体２９の表面積を増大できるので、導体２９にスリットを形成する場合には当該スリットの傾斜角度（スキュー）の自由度を向上できる。
　本実施形態において、導体２９には、当該導体２９を径方向に貫通し、径方向に垂直な方向に細長く延びる１又は複数のスリット３５が形成されてもよい。この場合、導体２９に発生する渦電流が過大となることを防止できると共に、導体２９の放熱効果を高めることができる。これにより、導体２９の発熱を効果的に抑制できる。
　本実施形態において、永久磁石モータ３は、回転子鉄心２５の軸方向両側に配置され、複数の導体２９を接続するリング状の接続部材３１を有してもよい。この場合、複数の導体２９の両端を電気的に接続して短絡できるので、負荷変動時の渦電流の発生を促進でき、ダンパ効果を増大させて乱調抑制効果をさらに高めることができる。
　本実施形態において、回転子鉄心２５は、磁性体で構成される円板状の薄板を軸方向に積層して構成されており、接続部材３１は、回転子鉄心２５の軸方向の端部の薄板に接触してもよい。この場合、回転子鉄心２５の軸方向両端を接続部材３１により押さえることができるので、回転子鉄心２５を構成する薄板の遠心力による剥がれを防止できる。
　本実施形態において、接続部材３１は、回転子鉄心２５が固定されたシャフト２３の外周面に接触してもよい。この場合、接続部材３１を導体２９とシャフト２３の間で突っ張らせて、導体２９の振動を抑制することができる。
　本実施形態において、接続部材３１は、回転子鉄心２５の軸方向の端部に接触する第１接触部３１ａと、第１接触部３１ａの径方向における内側が屈曲されて形成され、回転子鉄心２５が固定されたシャフト２３の外周面に接触する第２接触部３１ｂと、第１接触部３１ａの径方向における外側が屈曲されて形成され、複数の導体２９に連結される連結部３１ｃと、を有してもよい。
　この場合、第１接触部３１ａ、第２接触部３１ｂ及び連結部３１ｃを有する接続部材３１を、例えばリング状の板部材に絞り加工を施すことによって形成することが可能となり、当該接続部材３１を複数の導体２９に連結することによってダンパ構造を実現できる。このように部品の加工によってダンパ構造を実現できることにより、例えば誘導モータの二次導体のようにアルミダイキャスト製法などにより一体成形する場合と比較して、部品の加工性やロータの組立性を向上できる。また、高価なダイキャストマシンの設備導入も不要となるので、設備の省スペース化や製品の小型化が可能となる。
　本実施形態において、回転子鉄心２５には、回転方向の重量バランスを調整するための調整穴３２が回転方向の複数個所に形成されてもよく、その場合には、接続部材３１の第１接触部３１ａには、調整穴３２に対応する位置に開口部３９が形成されてもよい。
　この場合、回転子鉄心２５に導体２９や永久磁石２７を挿入し、接続部材３１を連結して回転子２１を組み立てた後において、接続部材３１の開口部３９を介して回転子鉄心２５の調整穴３２に樹脂等のバランス調整材を注入することができる。これにより、重量バランスの調整作業が容易となり、作業性を向上できる。
　本実施形態において、永久磁石モータ３の製造方法は、シャフト２３に回転子鉄心２５を固定することと、回転子鉄心２５の内部に形成された複数の導体挿入穴３７に導体２９を挿入することと、回転子鉄心２５の内部において導体挿入穴３７よりも径方向における内側に形成された複数の磁石挿入穴３３に永久磁石２７を挿入することと、複数の導体２９の軸方向一方側の端部及び軸方向他方側の端部を、リング状の接続部材３１により接続することと、を有する。
　本実施形態によれば、回転子鉄心２５に対して複数の導体２９と接続部材３１とを組み付けることによってダンパ構造を実現できる。このように複数の部品の組付けによってダンパ構造を実現できることにより、例えば誘導モータの二次導体のようにアルミダイキャスト製法などにより一体成形する場合と比較して、部品の加工性や回転子の組立性を向上できる。また、高価なダイキャストマシンの設備導入も不要となるので、設備の省スペース化や製品の小型化が可能となる。
　＜６．変形例＞
　開示の実施形態は、上記に限られるものではなく、その趣旨及び技術的思想を逸脱しない範囲内で種々の変形が可能である。以下、そのような変形例を説明する。
　　（６－１．磁石挿入穴と導体挿入穴とを分離する場合）
　上記実施形態では、磁石挿入穴３３と導体挿入穴３７とが連通し、１つのつながった穴として形成されている場合について説明したが、磁石挿入穴３３と導体挿入穴３７とを分離してもよい。
　図１４に、本変形例に係る回転子鉄心２５Ａの構造の一例を示す。図１４に示すように、回転子鉄心２５Ａでは、磁石挿入穴３３と導体挿入穴３７とが径方向に分離して形成されている。本変形例によっても前述の実施形態と同様の効果を得ることができる。
　　（６－２．導体を径方向に複数層に配置する場合）
　上記実施形態では、導体２９を径方向に１層のみ配置する場合について説明したが、導体２９を径方向に複数層配置してもよい。
　図１５に、本変形例に係る回転子鉄心２５の構造の一例を示す。図１５に示すように、回転子鉄心２５では、導体２９は各磁極ＭＰにおいて導体挿入穴３７に径方向に複数層となるように配置されている。図１５では例えば２層配置されており、導体２９の径方向の厚みは上記実施形態の導体２９と比べて薄くなっている。本変形例によれば、厚みの小さな導体２９を２枚重ねて構成することにより、厚みの大きな１枚の導体２９を用いる場合に比べて、導体２９の加工が容易になる。
　なお、導体２９の積層数は２層に限らず、径方向に３層以上配置してもよい。また、複数層の導体２９を設ける場合に、例えば層ごとに導体２９の材質を変更したり、また例えば層ごとに導体２９の径方向の厚みを変更してもよい。この場合、負荷変動時のダンパ効果を最適化できると共に、ダンパ構造の設計の自由度を向上できる。
　　（６－３．永久磁石形状のバリエーション）
　上記実施形態では、永久磁石２７の軸方向から見た形状が、外周側が膨らみ内周側が凹んだ略円弧形状である場合について説明したが、永久磁石２７の形状を上記以外の形状としてもよい。
　図１６に、本変形例に係る回転子２１Ｃの構造の一例を示す。図１６に示すように、本変形例に係る回転子２１Ｃは、回転子鉄心２５Ｃを有する。回転子鉄心２５Ｃは、軸方向から見た外周形状が略円形状である円筒形状に形成されている。回転子鉄心２５Ｃは、磁極ＭＰの周方向位置と導体２９の周方向位置とが略一致するように構成されている。回転子鉄心２５Ｃの内部には、軸方向から見た形状が外周側が凹み内周側が膨らんだ略円弧形状である複数（例えば６個）の磁石挿入穴３３Ｃが形成されており、略同形状の永久磁石２７Ｃが磁石挿入穴３３Ｃにそれぞれ挿入されている。また回転子鉄心２５Ｃの内部において、磁石挿入穴３３Ｃの径方向外側には、回転子鉄心２５Ｃの外周形状に略沿った円弧形状である複数（例えば６個）の導体挿入穴３７Ｃが形成されており、略同形状の導体２９Ｃが導体挿入穴３７Ｃにそれぞれ挿入されている。導体２９Ｃは前述の導体２９と同様の構成である。磁石挿入穴３３Ｃと導体挿入穴３７Ｃとは分離されている。周方向に隣接する永久磁石２７Ｃの間には、漏れ磁束を低減するための穴部４５が形成されている。
　図１７に、本変形例に係る回転子２１Ｄの構造の一例を示す。図１７に示すように、本変形例に係る回転子２１Ｄは、回転子鉄心２５Ｄを有する。回転子鉄心２５Ｄは、軸方向から見た外周形状が略円形状である円筒形状に形成されている。回転子鉄心２５Ｄは、磁極ＭＰの周方向位置と導体２９Ｄの周方向位置とが一致しないように構成されている。回転子鉄心２５Ｄの内部には、略平板状である複数（例えば６個）の磁石挿入穴３３Ｄが形成されており、略同形状の永久磁石２７Ｄが磁石挿入穴３３Ｄにそれぞれ挿入されている。また回転子鉄心２５Ｄの内部において、磁石挿入穴３３Ｄの径方向外側で且つ周方向に略３０度ずれた位置には、回転子鉄心２５Ｄの外周形状に略沿った円弧形状である複数（例えば６個）の導体挿入穴３７Ｄが形成されており、略同形状の導体２９Ｄが導体挿入穴３７Ｄにそれぞれ挿入されている。導体２９Ｄは前述の導体２９と同様の構成である。各磁石挿入穴３３Ｄの周方向両側には、漏れ磁束を低減するための穴部４７が形成されている。
　上記構成である本変形例においても、前述の実施形態と同様の効果を得ることができる。
　　（６－４．回転子鉄心の外周に円筒部材を設ける場合）
　上記実施形態では設けなかったが、回転子鉄心の外周に円筒部材を設置してもよい。
　図１８に、本変形例に係る回転子２１Ｅの構造の一例を示す。図１８に示すように、回転子２１Ｅでは、例えば回転子鉄心２５Ｃの外周に円筒部材４９が設置されている。円筒部材４９の材質は、導電性を有する材質であれば特に限定されない。本変形例によれば、例えばインバータ駆動時の時間高調波の影響をさらに低減できる。なお、本変形例における回転子鉄心２５Ｃは前述の図６等に示す回転子鉄心２５でもよいし、図１４に示す回転子鉄心２５Ａでもよいし、図１７に示す回転子鉄心２５Ｄでもよいし、前述の花弁形状の回転子鉄心等でもよい。花弁形状である回転子鉄心に円筒部材を設ける場合には、円筒部材の形状を花弁形状に対応した形状とすればよい。
　　（６－５．導体の厚みを軸方向で変化させる場合）
　上記実施形態では導体２９の厚みを一定としたが、例えば導体２９の厚みを軸方向で変化させてもよい。
　図１９に、本変形例に係る導体２９Ａの断面構造の一例を示す。図１９に示すように、導体２９Ａの径方向における内周側には、周方向に延びる複数の溝部５１が軸方向に所定の間隔を空けて形成されている。複数の溝部５１により、導体２９Ａの厚みが大きい箇所と小さい箇所が軸方向に沿って交互に入れ替わり、導体２９Ａの厚みは軸方向に変化する構成となる。本変形例によれば、導体挿入穴３７の形状を変更することなくダンパ効果を低減することができる。すなわち、回転子鉄心２５の設計を変更することなくダンパ効果を調整することが可能となる。
　　（６－６．導体のスリットに内容物を充填する場合）
　上記実施形態では導体２９のスリット３５の内部を空としたが、スリット３５の内部に内容物を充填した構造としてもよい。
　例えば図２０に示すように、導体２９のスリット３５の内部に永久磁石５３を充填した構造としてもよい。永久磁石５３は、回転子鉄心２５の内部に設けられた永久磁石２７とは別体として構成される。本変形例によれば、回転子２１Ｆの磁石量を増大できるので、永久磁石モータ３のモータ特性を向上できる。
　また、例えば図２１に示すように、導体２９のスリット３５の内部に鉄心部材５５を充填した構造としてもよい。なお、図２１に示す回転子鉄心２５Ａでは、磁石挿入穴３３と導体挿入穴３７とが径方向に分離して形成されている。鉄心部材５５は、回転子鉄心２５Ａと一体的に構成されてもよいし、回転子鉄心２５Ａとは別体として構成されてもよい。本変形例によれば、回転子２１Ｇにおける磁束の流れがスムーズとなるので、永久磁石モータ３のモータ特性を向上できる。
　　（６－７．導体と接続部材の接合方法のバリエーション）
　上記実施形態では、導体２９と接続部材３１の連結部３１ｃとをレーザ溶接で接合する構成としたが、レーザ溶接以外の手法で接合してもよい。
　例えばスポット溶接等、レーザ溶接以外の溶接により接合してもよい。また、例えば穴状に加工圧力を加えて接合する、いわゆるカシメにより接合してもよい。また、例えば接合部分にはめこまれたリベット金具を塑性変形させることで接合してもよい。また、例えば半田付けにより接合してもよい。また、例えば導電性の接着剤や導電性の両面テープを使用して接合してもよい。また、ねじ止めやボルトナットにより接合してもよい。また、導体２９の一部と接続部材３１の一部を折り曲げることで接合する、いわゆるハゼ折りにより接合してもよい。
　　（６－８．その他）
　上記実施形態では、導体２９と接続部材３１とが別体である場合について説明したが、必ずしも別体である必要はなく、例えば銅ダイキャスト製法などにより一体成形することで、導体２９と接続部材３１とを一体的に製造してもよい。
　以上の説明において、「垂直」「平行」「平面」等の記載がある場合には、当該記載は厳密な意味ではない。それら「垂直」「平行」「平面」とは、設計上、製造上の公差、誤差が許容され、「実質的に垂直」「実質的に平行」「実質的に平面」という意味である。
　以上の説明において、外観上の寸法や大きさ、形状、位置等が「同一」「同じ」「等しい」「異なる」等の記載がある場合は、当該記載は厳密な意味ではない。それら「同一」「同じ」「等しい」「異なる」とは、設計上、製造上の公差、誤差が許容され、「実質的に同一」「実質的に同じ」「実質的に等しい」「実質的に異なる」という意味である。
　以上既に述べた以外にも、上記実施形態や各変形例による手法を適宜組み合わせて利用しても良い。その他、一々例示はしないが、上記実施形態や各変形例は、その趣旨を逸脱しない範囲内において、種々の変更が加えられて実施されるものである。
　以上説明した実施形態や変形例等が解決しようとする課題や効果は、上述した内容に限定されるものではない。実施形態や変形例等によって、上述されていない課題を解決したり、上述されていない効果を奏することもでき、記載されている課題の一部のみを解決したり、記載されている効果の一部のみを奏することがある。
　１　　　モータ制御システム
　３　　　永久磁石モータ
　５　　　インバータ
　２１　　回転子
　２１Ｃ　回転子
　２１Ｄ　回転子
　２１Ｅ　回転子
　２１Ｆ　回転子
　２１Ｇ　回転子
　２３　　シャフト
　２５　　回転子鉄心
　２５Ａ　回転子鉄心
　２５Ｃ　回転子鉄心
　２７　　永久磁石
　２７Ｃ　永久磁石
　２７Ｄ　永久磁石
　２９　　導体
　２９Ａ　導体
　２９Ｃ　導体
　２９Ｄ　導体
　３１　　接続部材
　３１ａ　第１接触部
　３１ｂ　第２接触部
　３１ｃ　連結部
　３２　　調整穴
　３３　　磁石挿入穴
　３３Ｃ　磁石挿入穴
　３３Ｄ　磁石挿入穴
　３５　　スリット
　３７　　導体挿入穴
　３７Ａ　導体挿入穴
　３７Ｂ　導体挿入穴
　３７Ｃ　導体挿入穴
　３７Ｄ　導体挿入穴
　３９　　開口部
　４３　　接合部
　４５　　穴部
　４７　　穴部
　ＡＸ　　回転軸心
 

Claims (13)

  1. 　複数の永久磁石モータと、
    　前記複数の永久磁石モータを駆動するための１つのインバータと、
    　を有し、
    　前記永久磁石モータは、
    　回転可能に支持された回転子鉄心と、
    　前記回転子鉄心の内部に設けられた複数の永久磁石と、
    　前記回転子鉄心の内部において前記永久磁石よりも径方向における外側に形成された導体挿入穴と、
    　前記導体挿入穴に挿入された導体と、
    　を有する、モータ制御システム。
  2. 　前記導体挿入穴は、
    　前記複数の永久磁石により前記回転子鉄心に形成される複数の磁極の各磁極において、１つの前記磁極に対して１つ配置されるように形成されている、
    　請求項１に記載のモータ制御システム。
  3. 　前記永久磁石モータは、
    　前記回転子鉄心の内部において前記導体挿入穴よりも前記径方向における内側に形成され、前記永久磁石が挿入される磁石挿入穴を有し、
    　前記複数の磁極の各磁極において、前記磁石挿入穴と前記導体挿入穴とは連通している、
    　請求項２に記載のモータ制御システム。
  4. 　前記導体は、
    　前記回転子鉄心の回転方向における寸法が前記径方向の寸法よりも大きな板状に形成されている、
    　請求項３に記載のモータ制御システム。
  5. 　前記導体には、
    　当該導体を前記径方向に貫通し、前記径方向に垂直な方向に細長く延びる１又は複数のスリットが形成されている、
    　請求項４に記載のモータ制御システム。
  6. 　前記導体は、
    　前記複数の磁極の各磁極において、前記径方向に複数層となるように配置されている、
    　請求項５に記載のモータ制御システム。
  7. 　前記永久磁石モータは、
    　前記回転子鉄心の軸方向両側に配置され、複数の前記導体を接続するリング状の接続部材を有する、
    　請求項１乃至６のいずれか１項に記載のモータ制御システム。
  8. 　前記接続部材は、
    　前記回転子鉄心の前記軸方向の端部に接触する、
    　請求項７に記載のモータ制御システム。
  9. 　前記接続部材は、
    　前記回転子鉄心が固定されたシャフトの外周面に接触する、
    　請求項７に記載のモータ制御システム。
  10. 　前記接続部材は、
    　前記回転子鉄心の前記軸方向の端部に接触する第１接触部と、
    　前記第１接触部の前記径方向における内側が屈曲されて形成され、前記回転子鉄心が固定されたシャフトの外周面に接触する第２接触部と、
    　前記第１接触部の前記径方向における外側が屈曲されて形成され、複数の前記導体に連結される連結部と、
    を有する、請求項７に記載のモータ制御システム。
  11. 　前記回転子鉄心には、
    　回転方向の重量バランスを調整するための調整穴が前記回転方向の複数個所に形成されており、
    　前記第１接触部には、
    　前記調整穴に対応する位置に開口部が形成されている、
    　請求項１０に記載のモータ制御システム。
  12. 　回転可能に支持された回転子鉄心と、
    　前記回転子鉄心の内部に設けられた複数の永久磁石と、
    　前記複数の永久磁石により前記回転子鉄心に形成される複数の磁極の各磁極において、前記回転子鉄心の内部において前記永久磁石よりも径方向における外側に形成され、１つの前記磁極に対して１つ配置された導体挿入穴と、
    　前記導体挿入穴に挿入された導体と、
    　を有する、永久磁石モータ。
  13. 　シャフトに回転子鉄心を固定することと、
    　前記回転子鉄心の内部に形成された複数の導体挿入穴に導体を挿入することと、
    　前記回転子鉄心の内部において前記導体挿入穴よりも径方向における内側に形成された複数の磁石挿入穴に永久磁石を挿入することと、
    　複数の前記導体の軸方向一方側の端部及び軸方向他方側の端部を、リング状の接続部材により接続することと、
    　を有する、永久磁石モータの製造方法。
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Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04112652A (ja) * 1990-08-30 1992-04-14 Aichi Emerson Electric Co Ltd 圧縮機用電動機の回転子
JP2001190095A (ja) * 1999-10-25 2001-07-10 Murata Mach Ltd モータ駆動システム
JP2003047183A (ja) * 2001-06-14 2003-02-14 Lg Electronics Inc 単相ラインスタート永久磁石同期電動機
JP2003259579A (ja) * 2002-02-28 2003-09-12 Tma Electric Corp 永久磁石同期回転電機の回転子およびその製造方法
JP2005102483A (ja) * 2003-08-18 2005-04-14 Asmo Co Ltd 誘導電動機の回転子及び誘導電動機
KR20070104977A (ko) * 2006-04-24 2007-10-30 주식회사 대우일렉트로닉스 Ｌｓｐｍ 동기모터의 로터
JP2017050918A (ja) * 2015-08-31 2017-03-09 株式会社東芝 同期リラクタンスモータ
CN111614181A (zh) * 2020-06-24 2020-09-01 珠海格力电器股份有限公司 自起动混合励磁的永磁辅助磁阻电机的转子结构、电机

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04112652A (ja) * 1990-08-30 1992-04-14 Aichi Emerson Electric Co Ltd 圧縮機用電動機の回転子
JP2001190095A (ja) * 1999-10-25 2001-07-10 Murata Mach Ltd モータ駆動システム
JP2003047183A (ja) * 2001-06-14 2003-02-14 Lg Electronics Inc 単相ラインスタート永久磁石同期電動機
JP2003259579A (ja) * 2002-02-28 2003-09-12 Tma Electric Corp 永久磁石同期回転電機の回転子およびその製造方法
JP2005102483A (ja) * 2003-08-18 2005-04-14 Asmo Co Ltd 誘導電動機の回転子及び誘導電動機
KR20070104977A (ko) * 2006-04-24 2007-10-30 주식회사 대우일렉트로닉스 Ｌｓｐｍ 동기모터의 로터
JP2017050918A (ja) * 2015-08-31 2017-03-09 株式会社東芝 同期リラクタンスモータ
CN111614181A (zh) * 2020-06-24 2020-09-01 珠海格力电器股份有限公司 自起动混合励磁的永磁辅助磁阻电机的转子结构、电机

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